基于悬臂梁的光纤光栅线性调谐器

光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感 光纤传感技术由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且光波在光纤 中的传播时表征光波的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）因外界因素 （如温度、压力、磁场、电场、位移等）的作用而间接或直接地发生变化，从 而可将光纤用作传感器元件来探测各种待测量（物理量、化学量和生物量）， 这就是光纤传感器的基本原理。光纤传感技术的分类光纤传感器可以分为传 感型（本征型）和传光型（非本征型）两大类。利用外界因素改变光纤中光的 特征参量，从而对外界因素进行计量和数据传输的，称为传感型光纤传感器， 它具有传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中。传光型光纤传感器 是指利用其它敏感元件测得的特征量，由光纤进行数据传输，它的特点是充分 利用现有的传感器，便于推广应用。这两类光纤传感器都可再分成光强调制、 相位调制、偏振态调制和波长调制等几种形式。光纤传感器的特点1、

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°c。原系统的灵敏度为0.49mv/°c,温度分辨率为0.5°c;改进系统的灵敏度为0.86mv/°c,温度分辨率为0.3°c。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

报道了一种基于偏芯结构的双芯光纤制作的长周期光纤光栅,研究了在这种双芯光纤中写入相同结构的长周期光纤光栅的模式耦合特性,这种双芯结构能够将两个平行的长周期光纤光栅集成在一根光纤中。通过模拟计算发现在光纤圆周横截面不同方位进行曝光,可获得不同的光栅透射谱,通过利用co2激光脉冲曝光方法实现其制备,实验得出了采用单侧曝光方法在偏芯结构的双芯光纤上制备长周期光纤光栅的最佳写入方式。通过理论分析和实验的对比,结果表明,双芯长周期光纤光栅透射谱依赖于在双芯光纤圆周上的曝光方向。

摘要 地下工程施工对周围环境包括地面临近建筑物、道路、和既有地 下工程的影响是地下空间开开发利用所面临的关键问题。为确保施工 安全，对地下工程的安全和稳定状态进行监测、评估和预测以趋利避 害，已成为地下工程发展的迫切要求。地下工程监测目前广泛采用的 常规监测技术和传统电传感器采集数据的方法不仅监测范围小、效率 低，且有限的测点难以反映目标系统的整体情况；同时，监测数据 容易受到外界环境中各类不利因素的影响，无法保证数据的准确性 与长期稳定光纤bragg光栅(fbg)是20世纪90年代发展起来的一种 新型全光纤无源器件利用其可制成多种传感器，如温度、应变、应力、 压强等传感器。近年来，fbg传感技术以其独特优势逐渐应用于结 构、岩土等领域，但多为长期健康监测，其在施工过程的应用罕见。 本文通过室内试验分fbg传感器的优势,并通过实际隧道工程施工的 应

光纤光栅剖析

提出了一种由单个光纤光栅和一个光纤方向耦合器组成的新型全光纤反射器,推导出了当光栅为均匀bragg光栅、器件任意端口输入时,任何一端口的输出解析式。分析表明器件具有法布里-珀罗腔干涉仪的特点,耦合器的耦合比系数类似于法布里-珀罗腔的反射率,耦合比系数越大,输出光谱半高全宽度(fwhm)越窄,消光比越好。当耦合比系数大于0.8时,fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光栅是“强”耦合,器件具有均匀分布的多通道梳状输出特性;光栅为“弱”耦合时,则能实现fwhm小于0.02nm的单频输出。器件只需单个光栅,克服了制作两个完全相同光栅的困难。

基于labview的光纤光栅传感监测软件 摘要：基于labview的光纤光栅传感监测软件，可 以实现数据采集、存储、显示和报警等功能。该软件界面清 晰易懂、使用方便、功能扩展性强、运行稳定，可以在安全 监测方面发挥重要的作用，同时推进了光纤光栅传感器在生 活中的应用。 关键词：光纤光栅传感器；虚拟仪器；数据库 中图分类号：tp311文献标识码：a 随着技术的发展，光纤光栅传感器广泛地应用在各个领 域，如电力电网、桥梁隧道、石油化工、航空航天，实现了 高精度、远距离、分布式和长期性监测的技术要求。本文针 对光纤光栅传感系统，提出了一种基于虚拟仪器技术的监测 软件的设计与实现方法。为实际工程的管理提供了更加可靠 的技术保障，具有广阔的应用前景。 1光纤光栅传感技术 光纤光栅是利用紫外光改变光纤材料性质，在光纤上制 作成的一种光学无源器件，光纤光栅传感技术是利用测量环 境对光

分段切趾是光纤光栅一种新的切趾改进技术。针对线性啁啾光纤bragg分段切趾的两个重要参数:分段切趾比例和分段切趾强度进行讨论。基于数值模拟的结果,以三分段切趾为例,分析两个参数对光栅性能的影响以及进行优化的方法。

铝合金腐蚀是导致航空器性能下降的主要原因之一。铝合金腐蚀初期以点蚀为主,体积几乎不改变,结合铝合金腐蚀的这一特点,设计了基于光纤光栅的薄片型和应力束缚型两种腐蚀监测结构,对铝合金腐蚀进行了实验研究。腐蚀发生前,对光纤光栅施加一定预应力,随着腐蚀的发生应力被逐渐释放,通过测量传感波长的漂移量就可以得到铝合金的腐蚀情况。实验表明,基于光纤光栅的腐蚀监测结构能够真实的反应铝合金的腐蚀情况,并且光纤光栅本身具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀的特点,非常适合于航空器的铝合金腐蚀监测。

传感器总长810mm,直径为2.5mm,4根光纤布喇格光栅(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用记忆合金丝(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通过在波分复用的基础上添加光时分复用来改进传感网络布置,提高测量精度;同时,设计了一套封装装置来确保封装时fbg与基材之间的准确定位以及黏结剂能够均匀的涂覆在基材和fbg表面,提高传感器的封装精度.实验结果表明,该fbg形状传感器的测量精度为3.1％.

光纤光栅传感器的应用 一、光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比,光纤bragg光栅传感器具有自己独特的优点: (1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变,适合埋入大型结构中, 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等,稳定性、重复性好; (2)与光纤之间存在天然的兼容性,易与光纤连接、低损耗、光谱特性 好、可靠性高; (3)具有非传导性,对被测介质影响小,又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特 点,适合在恶劣环境中工作; (4)轻巧柔软,可以在一根光纤中写入多个光栅,构成传感阵列,与波分 复用和时分复用系统相结合,实现分布式传感; (5)测量信息是波长编码的,所以,光纤光栅传感器不受光源的光强波 动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响,有较强的抗 干扰能力; (6)高灵敏度、高分

光纤光栅凭借良好的时/频域特性,迅速成为光码分多址编解码器实现方法的一个重要研究方向,在时域、频域和时/频域二维等编解码方案中都得到了广泛而深入的研究。文中对光码分多址技术及光纤光栅编解码器的原理进行了综述,并对基于光纤光栅的时域相位编解码、频谱相位编解码和时/频域二维编解码这三种编解码方案进行了介绍。

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160v的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。

研究并实现了一种基于双衍射光栅的光纤布拉格光栅(fbg)传感器解调系统。该解调系统的光路由准直镜、衍射光栅、柱面反射镜和光电探测器等器件组成。通过准直镜后不同波长的平行光束经过衍射光栅后在空间展开,通过柱面反射镜聚焦在光电探测器成像面上。该光路通过采用两块衍射光栅的方法在减小解调系统尺寸的同时提高光学空间分辨力,采用线阵探测器替代扫描机构从而简化系统结构。从理论上分析了光束经过该系统后的空间光强分布,根据光强的高斯分布采用多项式拟合的方法实现了反射光谱峰值定位算法。通过与高精度光谱仪的测量结果对比表明,该解调方法具有较高的波长解调精度和稳定性。

本文提出了一种新型的光纤光栅海洋监测传感器,可以实现温度和压力的同时测量,且排除温度对压力测量的影响.传感器采用的弹性膜片结构,压力测量光纤直接与膜片连接,膜片在压力作用下产生轴向位移,进而拉动压力测量光纤以实现压力传感;温度测量光纤单独固定,采用的进水腔结构,在保证光纤免受海水冲击的情况下直接与海水接触,实现快速测温,同时实现温度补偿.

通过将光纤光栅固定在悬臂梁的上下表面,提出一种基于光栅的应力传感器,这种传感器首次提出将光栅通过预紧的方式将其两端粘贴在悬臂梁上,可以有效遏制因光栅应变不均而产生的反射峰啁啾变化,同时能提供温度补偿。通过实验证明了这种传感光栅反射峰的波长变化随应力的增加呈良好线性关系。增加了反射峰之间的距离变化,可达0.65nm。同时分辨力也有所提高,达到满量程的1%。

为了有效缩小光纤光栅尺寸,提高光电转换间的耦合效果。文章在基于光纤光栅的基本结构的基础上,给出了在光纤光栅中插入四、五层金属光栅的实现方法。该方法基于表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)的光纤布拉格光栅,可以把原有的光纤光栅尺寸缩小一个量级,而且不增加光在光子器件中的损耗。仿真分析表明,spps在光传播过程中可起到能量补偿作用,并可产生增透现象。

将光纤光栅(fbg)封装入以超磁致伸缩材料(gmm)与永磁体构成的传感基座内形成系统核心传感部件,并将其放置于电流形成的磁场中,构成电流传感器。利用光纤迈克尔逊干涉仪(mi)对fbg波长的变化进行解调,从而获得被测交流电流信号。实验结果表明,检测幅值100a~2000a的交变电流时,该传感器对交变电流具有良好的线性响应。

提出并研究了一种线性腔结构的基于sesam(半导体可饱和吸收镜)的被动调q光纤光栅掺铒光纤激光器,该激光器无需采用偏振控制器控制激光偏振态,简化了调q激光器的结构。该激光器的中心波长为1549.975nm,阈值功率为143mw,斜效率为1.2%。当泵浦功率从149mw增加到180mw时,脉冲重复频率从5.431khz增加到9.778khz。当泵浦功率为155mw时,激光脉冲的能量为5.6nj,重复频率为6.538khz,脉冲宽度为40μs。

本文通过对光纤结构及原理的了解,解释了光纤中光波传播的主要特点。在了解了光纤光栅传感器构造及工作原理的同时,以钢板-混凝土结构材料为实验模型,利用光纤光栅传感器作为检测仪器,通过在钢板-混凝土材料构成的桥面上布置不同数量和种类的fbg,同时认为施加不同载荷,观察fbg的检测结果和检测数据。实验证明,光纤光栅传感器对于钢板-混凝土组成的结构进行的无损检测,其安全系数和检测效率较其他无损检测技术具有明显的优势。

光纤光栅位移传感器

针对缆索局部埋植传感器测试索力的特殊要求,特制光纤光栅应变传感器,传感器封装保证光纤光栅植入缆索的成活率,减敏结构设计保证缆索索力测试的大应力监测要求。针对应变传感器与钢丝的2种连接方式,即传统的结构胶连接和特制的抱箍机械连接方式进行了张拉性能测试。由标定的传感器力敏系数可知,在钢丝产生5000×10-6的应变变化下,光纤光栅实际中心波长变化不超过2900pm,达到了减敏效果,传感器可以满足大索力长期测试要求。